熊 文，賴 心，謝 輝

廣州有色金屬研究院分析測試中心，廣東 廣州 510650

分光光度法測定碳酸鈣中的二氧化硅

熊 文，賴 心，謝 輝

廣州有色金屬研究院分析測試中心，廣東 廣州 510650

用鹽酸和氫氟酸分解試樣，以鉬酸銨為顯色劑、抗壞血酸為還原劑，在溶液酸度為0.9的條件下，硅與鉬酸鹽形成硅鉬黃絡(luò)合物，用硫酸提高酸度，以抗壞血酸為還原劑，使硅形成穩(wěn)定的硅鉬藍絡(luò)合物，采用分光光度法測定溶液的吸光度，從而計算出溶液中二氧化硅的含量.結(jié)果表明，本法所測值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.7%～7.6%（n=7），回收率為98.4%～101.2%，測定結(jié)果與GB/T 3286.2-1998方法測定的結(jié)果相一致.

二氧化硅；碳酸鈣；分光光度法

碳酸鈣是用途極廣的化工資源，作為一種重要的無機粉體產(chǎn)品，由于原料廣、加工成本低、無毒性及白度高被廣泛地用于橡膠、造紙、塑料和涂料等行業(yè)中.根據(jù)碳酸鈣生產(chǎn)方法的不同，可以將碳酸鈣分為重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、膠體碳酸鈣及晶體碳酸鈣.在各類碳酸鈣衍生品中，二氧化硅的含量是評價其質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，而相關(guān)測定二氧化硅的方法，多為高溫條件下堿性環(huán)境熔解方法[1-3]，這些方法存在操作繁瑣及流程冗長的缺點.本文用鹽酸和氫氟酸體系分解試樣，用硼酸絡(luò)合多余的氟，以鉬酸鹽為顯色劑，抗壞血酸為還原劑，采用分光光度法測定碳酸鈣中二氧化硅的含量.

1 實驗部分

1.1 樣品試液制備

稱取1.0000 g碳酸鈣樣品置于100m L聚四氟乙烯燒杯中，用水潤濕后加入10m L鹽酸，然后放置于沸水浴中溶解，待試樣中二氧化碳氣體逸盡，加入1m L氫氟酸，繼續(xù)水浴加熱至樣品分解完全后，再加入15m L硼酸溶液，水浴加熱5m in后取下冷卻，最后移至100.00m L容量瓶中，以水稀釋至刻度，混勻.同時，制備樣品空白溶液.

1.2 分析方法

移取適量樣品試液于100.00m L容量瓶中，并補充空白溶液至50m L.加入15m L水、5m L鉬酸銨溶液，混勻后于室溫下放置10～15m in（室溫低于20℃時，放置20～30m in），再加入5m L草酸溶液、10m L硫酸[4]及5m L抗壞血酸溶液，混勻，以水定容搖勻，放置20m in，然后將部分試液及隨同試料所作的空白試驗溶液移入2 cm吸收池中，以一級水為參比，在波長為813 nm處測定吸光度，用所測試液的吸光度減去隨同試料所作的空白試驗溶液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的二氧化硅的含量，并計算出樣品中所含二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別移取0，1.00，2.00，4.00，6.00及8.00m L的5mg/L的二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液于100m L容量瓶中，加入試驗空白溶液至50m L，按實驗方法測定并繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線.

1.3 試劑與儀器

試劑：125mg/L二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)儲備液，使用時用水稀釋成為5mg/L的二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；鹽酸（1+1）、硫酸（1+1）、氫氟酸溶液（1+9）及硼酸溶液50g/L、鉬酸銨溶液50g/L、草酸溶液200 g/L、抗壞血酸溶液（現(xiàn)配）20 g/L，所用試劑均為分析純；實驗用水為一級水.

儀器：723型可見分光光度計；AB204-S型電子天平.

2 結(jié)果及討論

2.1 試樣溶解方式及溶液酸度

試樣溶解方式有兩種：一是加入10m L鹽酸，沸水浴溶解，待二氧化碳氣體逸盡，加入1m L氫氟酸，繼續(xù)水浴加熱至樣品分解完全；二是加入4 g混合熔劑（取二份無水碳酸鈉與一份硼酸研磨，混勻），于950±50℃下在馬弗爐中熔融7～10m in[1].經(jīng)過實驗對比后發(fā)現(xiàn)，兩種方法均能完全溶解試樣，并且所測結(jié)果一致.由于混合熔劑體系所需試劑繁多，且要在950±50℃的高溫條件下進行，而采用鹽酸+氫氟酸體系，則條件簡便易行，故本實驗采用鹽酸+氫氟酸溶解試樣.

生成硅鉬雜多酸的酸度與溶液的酸度有關(guān).當(dāng)鉬酸銨的濃度為0.04mol/L時，室溫下形成β硅鉬酸的適宜酸度為0.7～1.4[5]，故本實驗選取溶液的酸度為0.9.

2.2 分析波長的選擇

按實驗方法，在600～850 nm范圍內(nèi)測定硅鉬藍絡(luò)合物的吸光度，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出吸收光譜曲線.硅鉬藍體系吸光度隨時間變化很小，在室溫下顯色20m in后達到最大吸光度，并可穩(wěn)定8 h.由于硅鉬藍體系在波長為813 nm處的吸光度最大，而以水做參比的試劑空白吸收值基本不變，故選取測定吸收波長為813 nm.

2.3 顯色劑用量的選擇及還原酸加入量

決定硅鉬藍顯色完全和穩(wěn)定的主要因素是硅鉬黃的顯色完全及穩(wěn)定[6].在其它試劑的加入量和加入順序不變的情況下，分別加入3～7m L鉬酸銨溶液[7]，硅鉬黃顯色時間為10～40m in[8]，顏色基本穩(wěn)定不變.因此，選擇加入鉬酸銨溶液5m L，放置10～15 m in(室溫低于20℃時放置20 ～30m in).

依照硅鉬藍法原理，實驗以抗壞血酸為還原劑，用硫酸調(diào)高酸度，當(dāng)還原劑加入量為2～6m L時，吸光度最大而且基本保持穩(wěn)定.考慮到還原劑加入量不足，會導(dǎo)致硅鉬黃不能夠完全還原為硅鉬藍，所以本實驗選擇抗壞血酸加入量為5m L.

2.4 共存離子干擾

移取30m L二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)工作溶液于一系列100m L容量瓶中，分別加入不同共存離子，按實驗方法操作.當(dāng)共存離子Zn2+，F(xiàn)e3+，Pb2+及Cu2+的含量分別為2mg，1.5mg，3.5mg和0.2mg時，所測結(jié)果的相對誤差小于5%，表明這些共存離子對測定沒有干擾[8].但由于P5+和As3+可與鉬酸銨絡(luò)合，對測定有干擾，會使測定結(jié)果偏高.因此，應(yīng)控制As3+的含量，當(dāng)As3+含量小于0.1mg時，不干擾測定[8]；而P5+對測定的干擾則可用草酸消除[9]，且草酸能與Fe3+絡(luò)合，掩蔽Fe3+黃色對測定的干擾[10].

2.5 樣品分析

準(zhǔn)確稱取含量不同的3份碳酸鈣樣品1.0000g，采用分光光度法測定（次數(shù)n=7），結(jié)果列于表1.由表1可知，采用分光光度法所測結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.7%～7.6%，與采用GB/T 3286.2-1998方法所測定的值相吻合.

表1 樣品中SiO2的分析結(jié)果Table 1 Analytical results of SiO2 in sam ples

分別準(zhǔn)確稱取3份碳酸鈣含量相同的樣品1.0000 g，按本實驗方法采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定樣品中SiO2的含量，其結(jié)果列于表2.由表2可知，加標(biāo)回收率為98.4%～101.2%.樣品分析結(jié)果表明，采用分光光度法測定碳酸鈣中二氧化硅且測定結(jié)果準(zhǔn)確，能很好地滿足日常分析的檢測要求.

表2 加標(biāo)回收率Table 2 Test for recovery

3 結(jié) 論

本文研究了采用HCl-HF體系分解碳酸鈣試樣，分光光度法測定其中二氧化硅含量的方法.該方法所測值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.7%～7.6%（n=7），回收率為98.4%～101.2%，測定結(jié)果與GB/T 3286.2-1998方法測定的結(jié)果相一致.該方法具有流程短、操作簡便、快速、準(zhǔn)確等特點，能很好的滿足日常分析中各類碳酸鈣中低含量二氧化硅的檢測要求.

[1]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 3286.2-1998石灰石、白云石化學(xué)分析方法—二氧化硅量的測定[S].北京：原冶金工業(yè)部信息標(biāo)準(zhǔn)研究院，1998.

[2]郝佳，尚玉俊，王秀莉，等.石灰石中二氧化硅含量的快速測定研究[J].河南職工醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2011，23(2)：135-138.

[3]白文靜.石灰石中二氧化硅的分析方法研究[J].鋁鎂通訊，2001(4)：46.

[4]張樹朝.現(xiàn)代輕金屬冶金分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：332.

[5]第一機械工業(yè)部上海材料研究所.金屬材料化學(xué)分析方法第二分冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982.

[6]裴秀玲.光度法測定片狀五氧化二釩中硅[J].有色礦冶，2005，21(5)：63-64.

[7]張志磊，葉俊偉，李俊強，等.碳化硼微粉中微量硅的測定研究[J].中國科技論文在線，2008,6(4)：419-422.

[8]袁麗麗.硅鉬藍光度法測定鉛精礦中二氧化硅[J].冶金分析，2004，24(3)：77-78.

[9]侯曼玲，鄧飛躍，魯統(tǒng)娟，等.硼氫化鉀還原—硅鉬藍分光光度法測定鋼鐵中硅[J].冶金分析，2004，24(1)：39-41.

[10]張錦柱.工業(yè)分析[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1997：103.

Spectrophotometric determ ination of silicon dioxide in calcium carbonate

XIONGWen，LAIXin，XIEHui
Analytical Testing Research Center Under Guangzhou Research Institude ofNon-Ferrous Metals Guangzhou，Guangzhou 510650，China

The sample is decornposed by hydrochloride and hydrofluoric acid.The silicon ion inm ixed solution by nitric acid-acidification could form silico-molybdenum yellow complex w ithmolybdate(pH=0.9)by using ammonium molybdate as catalytic agent.After improving the acidity by sulfuric acid,the silicon ion could form silico-molybdenum blue complex by using ascorbic acid as reducing reagent.With spectrophotometer determination we could get the resultsof silicon dioxide in arsenic trioxide.The relative standard deviation is1.7%～7.6%(n=7),and the test for recovery rates is ranging from 98.4%～101.2%.The results are consistentw ith those obtained by GB/T 3286.2-1998.

silicon dioxide；calcium carbonate；spectrophotometry

O657.15

A

1673-9981(2012)02-0150-03

2012-02-15

熊文(1960-)，女，湖北武漢人，工程師.